阻燃塗料配方中的粘合劑 有助於形成均勻的泡沫結構和炭層的膨脹

膨脹型阻燃塗料中的粘合劑至關(guan) 重要，因為(wei) 它有助於(yu) 形成均勻的泡沫結構和炭層的膨脹 [ 182 ]。粘合劑，如聚醋酸乙烯酯乳液、氯乙烯膠乳、醇酸樹脂和丙烯酸樹脂，廣泛用於(yu) 膨脹型阻燃塗料的配方中。為(wei) 了克服火焰，這些粘合劑基本上表現良好；然而，它們(men) 的化學成分在暴露於(yu) 火焰時通常會(hui) 釋放出大量有毒氣體(ti) 和煙霧 [ 87 , 183]。因此，可以使用水基粘合劑，如環氧乳液，以減少煙霧和有毒煙霧的釋放，同時保持膨脹型阻燃塗料在阻燃方麵的質量和有效性[ 184 ]。

以下是一些可用於(yu) 製造有效膨脹型阻燃塗料體(ti) 係的潛在粘合劑。

7.2.1. 乙烯醋酸乙烯酯乙烯醋酸乙烯酯 (EVA) 是一種含有乙烯的極性醋酸乙烯酯共聚單體(ti) ，可以通過改變醋酸乙烯酯的含量來合成。它廣泛用於(yu) 眾(zhong) 多應用中，其中 EVA 變化很大，具體(ti) 取決(jue) 於(yu) 共聚物的醋酸乙烯酯含量 [ 185 , 186 ]。然而，EVA 的高可燃性使其無法最大限度地發揮其用途 [ 187 ]。因此，阻燃劑的添加對於(yu) 提高EVA的阻燃性是必要的。還值得注意的是，阻燃 EVA 化合物的開發必須不含鹵素，因為(wei) 該係統會(hui) 釋放有毒和腐蝕性氣體(ti) 並產(chan) 生大量煙霧，這會(hui) 導致環境和健康風險 [ 127 , 188 ]。

最近，在許多應用中，無機氫氧化物填料（有時是層狀雙氫氧化物）和膨脹型阻燃劑得到了深入研究，並普遍用於(yu) 生產(chan) 無鹵阻燃 EVA 共聚物體(ti) 係，同時考慮到生命和環境安全問題 [ 153 , 189 ]。它們(men) 在冷凝和氣相中分解，降低聚合物的溫度並將水釋放到氣相中，從(cong) 而稀釋火焰。它們(men) 還可以作為(wei) 含碳殘渣氧化的催化劑，降低 CO/CO 2比率 [ 190]。在分解過程中形成的氧化物有助於(yu) 形成絕緣的炭化層，作為(wei) 對聚合物的額外保護[ 87 ]。此外，可用於(yu) EVA 的膨脹型阻燃體(ti) 係引起了很多興(xing) 趣，由於(yu) 高絕緣性能，除了提高阻燃性和抑煙性能，以及方便和成本效益 [ 191 , 192 , 193 ]。

7.2.2. 環氧樹脂 環氧樹脂是一種有機大分子，可以在分子間和分子內(nei) 交聯形成三維 (3D) 聚合物網絡，使其成為(wei) 最具適應性的熱固性聚合物類型 [ 194 ]。一般來說，環氧樹脂的應用範圍很廣，從(cong) 一般用途到高性能材料，例如粘合劑、保護和裝飾塗料 [ 195 ]，因為(wei) 它們(men) 從(cong) 化學和加工的角度來看具有很高的多功能性，並且能夠為(wei) 特定要求的屬性量身定製 [ 196 , 197]。事實上，環氧樹脂可用於(yu) 多種材料，例如織物、木材、玻璃和金屬，用於(yu) 許多家居用品以及結構、電子和建築應用。然而，大多數應用都需要遵守特定的火焰安全法規。

事實上，環氧樹脂的燃燒會(hui) 導致高速率的熱量和煙霧釋放，這可能會(hui) 產(chan) 生嚴(yan) 重的後果 [ 198 , 199 ]。因此，在不犧牲其特定應用所需的其他性能的情況下，對環氧樹脂進行改性以提高阻燃性至關(guan) 重要。隨著對環境保護的日益重視，環氧樹脂阻燃劑趨向於(yu) 無毒、高效、係統化和多功能 [ 67 , 200 , 201 ]。基本上，在環氧樹脂中添加阻燃劑具有許多優(you) 點，包括加工簡單 [ 202 ]、成本低 [ 67 ]、原材料來源多樣化 [ 203 ]]，並具有明顯的阻燃效果[ 67 ]。有機磷、具有膨脹效應的含矽化合物、納米複合材料和含金屬化合物是環氧樹脂常用的阻燃劑 [ 204 ]。

目前報道的基於(yu) 聚合物的阻燃劑除了對環氧樹脂的機械性能或玻璃化轉變溫度幾乎可以忽略不計的負麵影響外，還能夠為(wei) 環氧樹脂提供阻燃性、低可燃性、耐熱性、放熱率和熱穩定性。樹脂[ 205、206、207、208 ]。還發現用於(yu) 環氧樹脂的阻燃體(ti) 係產(chan) 生明顯更多和更強的炭，具有更好的均勻性和更小的平均氣泡尺寸。

7.2.3. 聚酰胺聚酰胺是一種工程熱塑性塑料，具有化學、機械、成型和電絕緣特性 [ 209 ]。許多工業(ye) 應用中使用的典型聚酰胺之一是聚酰胺-6,6，主鏈上有許多酰胺鍵，使其具有良好的加工性能、低熔體(ti) 粘度、優(you) 異的熱和機械性能、強的耐化學性和耐電性，以及作為(wei) 疲勞和耐磨性 [ 210 , 211 ]。然而，聚酰胺 6,6 具有易燃性和冒煙問題，危害人類和環境，因此限製了其在高溫領域的廣泛使用 [ 212 ]。

因此，提高聚酰胺6,6的阻燃性是提高其阻燃性的關(guan) 鍵。在聚酰胺 6,6 製造中添加聚苯醚可以解決(jue) 燃燒和煙霧釋放問題，因為(wei) 這種物質是一種無定形聚合物，由於(yu) 其獨特的分子結構，具有出色的熱穩定性、機械強度和阻燃性 [ 213 ]。此外，已發現添加型和反應型有機磷阻燃劑均可提高聚酰胺 6,6 的阻燃性能[ 214 ]。

另一方麵，眾(zhong) 所周知，在另一種類型的聚酰胺（聚酰胺 6）中加入納米粘土（層狀矽酸鹽）可以提高阻燃性能，這通常被定義(yi) 為(wei) 峰值熱釋放率的降低和熱釋放率的增加。炭的形成 [ 215 , 216 ]。此外，當與(yu) 傳(chuan) 統的阻燃添加劑結合使用時，可以觀察到協同效應，從(cong) 而有可能降低阻燃劑濃度，以達到規定的整體(ti) 阻燃水平 [ 217 ]。許多先前引用的參考文獻提供的證據表明，當粘土和阻燃劑的分散最大化時，會(hui) 出現較佳的阻燃性能 [ 215 , 218 ]。

除此之外，基於(yu) 己內(nei) 酰胺的聚酰胺 6 基體(ti) 材料在長纖維增強汽車複合材料中的新興(xing) 應用需要有效地降低可燃性。因此，嚴(yan) 格的安全法規要求使用阻燃劑，以防止火焰蔓延、熱量釋放和有毒煙霧的形成，並保持複合材料的承載能力 [ 68 , 219 ]。通常，將阻燃劑添加到這種聚合物基體(ti) 中，這會(hui) 影響基體(ti) 的粘度，從(cong) 而產(chan) 生一種能夠減緩傳(chuan) 熱速率的化合物 [ 52 ]。

7.2.4. 纖維素纖維素是一種有機生物相容性和可生物降解的聚合物，可用於(yu) 多種應用，例如醫藥、水處理和食品包裝 [ 220 ]。通常，纖維素納米晶體(ti) (CNC) 是通過纖維素纖維（即鹽酸、硫酸、硝酸和磷酸）的酸水解製備的 [ 221 ]。其獨特的光學和機械性能引起了全球科學界的興(xing) 趣。然而，在某些需要高溫操作的應用中，纖維素會(hui) 出現熱降解，這會(hui) 導致熱量產(chan) 生 [ 222 ]。

有兩(liang) 種機製可以點燃纖維素形成火焰。150 °C 或更高的溫度會(hui) 導致纖維素熱降解為(wei) 液態、氣態、焦油狀和固態產(chan) 品。然後，揮發性易燃氣體(ti) 點燃並提供額外的熱量，以進一步將液體(ti) 和焦油熱解成更易燃的蒸氣並形成殘留物，主要是碳質炭和水-二氧化碳氣體(ti) 混合物。重複這個(ge) 過程，直到隻剩下碳質殘留物 [ 223 , 224]。同時，第二種途徑使用來自熱解的碳質炭，並在較低溫度下運行。生成的炭在緩慢且局部的過程中被氧化，稱為(wei) 熾熱或陰燃燃燒。基本上，陰燃燃燒可能發生在燒焦區域或消耗整個(ge) 基材，作為(wei) 固體(ti) 前沿而不是氣相中的火焰移動[ 225 ]。

為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 問題，硼酸、五水硼砂或十水硼砂、磷酸銨、硫酸銨、三水鋁、硫酸鋁和石膏可用作纖維素的化學阻燃劑[ 226、227、228 ]。在大多數情況下，這些化學品與(yu) 兩(liang) 種或三種不同的化學品結合使用。為(wei) 了更好地了解阻燃性這一主題，有必要了解上述阻燃劑所展示的各種阻燃機製，這是對絕大多數纖維素應用而言可靠的子主題。其中一種機製包括通過增加隔熱性來降低對周圍環境的熱損失，以提高基板的能源效率 [ 229]。此外，由於(yu) 其高絕緣價(jia) 值、易於(yu) 安裝和低成本，纖維素鬆散填充絕緣是一種流行的絕緣材料[ 230、231 ]。